将太阳能转化成清洁的化学能和电能,是世界范围内开发新能源的研究热点。绿色植物通过光合作用,分解氧化水,吸收并还原二氧化碳,放出氧气,生成有机物,把太阳能转化为化学能,使得光合作用被誉为地球上最重要的反应。受光合作用启发,人工模拟光合作用体系作为一个突破口,成为太阳能转换成燃料研究的重大课题。光系统Ⅱ(PhotosystemⅡ, PSII)完成了光合作用中最重要的过程,即吸收太阳光能,氧化水,电子分离和质子的转移,为光合作用的继续进行提供了最初的原料和能量。为了揭示自然界奥秘以及构建人工光合作用模型体系,实现光致催化氧化水,得到质子和电子并利用电子将质子还原成氢气,最终实现光驱动分解水得到氢气和氧气,PSII成为人们研究的热点,很多结构模拟和功能模拟的化合物相继报道。功能模拟的研究工作主要是设计和合成均相以及非均相的催化剂,实现光驱动水氧化。现在均相体系中钌金属的配合物无论是催化效率还是催化剂的寿命来说都普遍优于其他金属核的催化剂。本论文设计合成了一系列含咪唑和联吡啶二甲酸作为配体的金属钌化合物作为水氧化催化剂,得到较好的催化效果。首先我们将一系列不同取代基,如-CH3,-Br,-NO2等基团,引入到咪唑环的不同位置,得到四类钌金属的轴向配体,连同咪唑—共五类轴向配体,均采用6,6’-二羧酸-2,2’-联吡啶作为横向配体,得到催化剂1-5,并测试了它们的催化氧化水的活性。通过不同的Ru的底物和与催化剂4相同的轴向配体合成了催化剂6,并与催化剂4的活性进行了比较。其次我们将组氨酸的氨基进行保护,合成了一个新的轴向配体,采用同样的横向配体得到催化剂7,利用其轴向配体上的羧基,将催化剂吸附到二氧化钛薄膜上制成催化氧化水的分子器件,并研究了其催化活性。本论文共合成了七个单核钌的配合物,均通过了核磁、高分辨质谱的表征,其中催化剂4的催化中间体结构还得到了X-射线单晶衍射方法的进一步证实,以上催化剂的结构均未见文献报道。